JP5363934B2 - タイヤに作用する力の推定方法、及びそれに用いるタイヤとタイヤホイールとの組立体。 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤのサイドウォール部に取り付く１つの磁石と、タイヤホイールに取り付く４つの磁気センサとからなるセンサユニットを用いてタイヤに作用する力を推定する推定方法、及びそれに用いるタイヤとタイヤホイールとの組立体に関する。

近年、タイヤのサイドウォール部にｎ個の歪センサをタイヤ周方向の異なる位置に取り付け、所定のタイヤ回転位置にてタイヤ歪を同時に測定するとともに、これによって得たｎ個の同時のセンサ出力Ｖ１〜Ｖｎによって、タイヤに作用する前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、上下力Ｆｚをそれぞれ推定する技術が提案されている（例えば特許文献１参照。）。

ここで、各歪センサが計測するタイヤ歪εは、前後力Ｆｘによる歪みεｘと、横力Ｆｙによる歪みεｙと、上下力Ｆｚによる歪みεｚとの和（ε＝εｘ＋εｙ＋εｚ）としてしか測定されない。しかし、異なる周方向位置においては、前後力Ｆｘとその歪みεｘとの関係、横力Ｆｙとその歪みεｙとの関係、及び上下力Ｆｚとその歪みεｚとの関係が、周方向の位置毎に、それぞれ異なって現れるという特性を有する。従ってこの特性の差を利用し、異なる周方向位置で同時に測定したｎ個のセンサ出力Ｖ１〜Ｖｎを用いることにより、そのとき作用した作用力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚをそれぞれ分離させて推定することが可能となる。

特開２００５−１２６００８号公報

しかしながら前記提案の技術では、タイヤに取り付けた歪センサからのセンサ出力を、車体側の電子制御装置（ＥＣＵ）に送信することが必要となる。

この送信手段としては、例えば、各歪センサに無線送信機能を持たせることが考えられるが、小さな歪センサにそれぞれ無線送信機能を持たせることは、相当なコストが要求されるため実用化への大きな妨げとなる。また他の方法としては、タイヤホイールに無線装置を取り付けるとともに、この無線装置と各歪センサとの間を、タイヤ内を通るリード線によって接続することが考えられる。しかしこの場合、走行中の空気抵抗や遠心力等によってリード線に外力が作用するため、タイヤ歪に影響を与えるなど測定誤差が大きくなり、推定精度を低減させるという問題が生じる。また前記リード線は、タイヤに追従して曲げ変形を繰り返すため断線の恐れも有する。

そこで本発明は、タイヤのサイドウォール部に取り付く１つの磁石と、タイヤホイールに取り付く４つの磁気センサとからなるセンサユニットを用い、かつ前記４つの磁気センサの配置位置を特定することを基本として、コストの増加、およびリード線に起因する測定誤差や断線などの不具合を抑えながら前後力Ｆｘ、上下力Ｆｚ、横力Ｆｙを高精度で推定しうるタイヤに作用する力の推定方法、及びそれに用いるタイヤとタイヤホイールとの組立体を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本願請求項１の発明は、タイヤのサイドウォール部に取り付きかつタイヤ軸心を含む子午面上を磁束中心が通る１つの磁石と、前記タイヤを装着するタイヤホイールに取り付くとともに前記磁石からの磁束を検出する第１、第２、第３、第４の磁気センサからなる磁気センサ群とからなるセンサユニットを用いてタイヤに作用する力を推定する推定方法であって、
前記第１、第２、第３、第４の磁気センサは、前記磁石の磁束中心と交点Ｐで直交する基準面Ｓ１上に配され、
しかもタイヤに力が作用していない無負荷状態において、
第１、第２の磁気センサのセンサ中心Ｃ１、Ｃ２と、第３、第４の磁気センサのセンサ中心Ｃ３、Ｃ４とは、前記交点Ｐを通ってタイヤ周方向にのびる周方向基準線Θの両側に、該周方向基準線Θから等距離Ｌａを隔てて位置し、
かつ第１、第４の磁気センサのセンサ中心Ｃ１、Ｃ４と、第２、第３の磁気センサのセンサ中心Ｃ２、Ｃ３とは、前記交点Ｐを通ってタイヤ半径方向にのびる半径方向基準線Ｒの両側に、該半径方向基準線Ｒから前記距離Ｌａと等しい距離Ｌｂを隔てて位置するとともに、
走行中、前記第１、第２、第３、第４の磁気センサによって前記磁石からの磁束をそれぞれ検出することにより、第１の磁気センサのセンサ出力Ｖ１、第２の磁気センサのセンサ出力Ｖ２、第３の磁気センサのセンサ出力Ｖ３、第４の磁気センサのセンサ出力Ｖ４を得る測定ステップと、
このセンサ出力Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４に基づいて、タイヤに作用する前後力Ｆｘ、上下力Ｆｚ、横力Ｆｙの少なくとも１つを求める演算ステップとを含むことを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記演算ステップは、前記センサ出力Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４と、前記無負荷状態における基準のセンサ出力Ｖ０１、Ｖ０２、Ｖ０３、Ｖ０４との差から各センサ出力の変動量ΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ３、ΔＶ４を求める変動量取得ステップと
前記変動量ΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ３、ΔＶ４から、前記磁石の周方向への変位量ｄθ、半径方向への変位量ｄｒ、磁束中心方向への変位量ｄｊをそれぞれ求める変位量取得ステップと、
この変位量ｄθ、ｄｒ、ｄｊを、磁石の前後方向の変位量ＤＸ、上下方向の変位量ＤＺ、横方向の変位量ＤＹ、または捩れ方向の変位量ＤＴに換算する変位量換算ステップと、
前記前後方向の変位量ＤＸから前後力Ｆｘ、上下方向の変位量ＤＺから上下力Ｆｚ、または横方向の変位量ＤＹから横力Ｆｙを求める作用力演算ステップとを含むことを特徴としている。

又請求項３の発明は、タイヤに作用する力の推定方法に用いるタイヤとタイヤホイールとの組立体であって
タイヤのサイドウォール部に取り付きかつタイヤ軸心を含む子午面上を磁束中心が通る１つの磁石と、前記タイヤを装着するタイヤホイールに取り付くとともに前記磁石からの磁束を検出する第１、第２、第３、第４の磁気センサからなる磁気センサ群とからなるセンサユニットを具えるとともに、
前記第１、第２、第３、第４の磁気センサは、前記磁石の磁束中心と交点Ｐで直交する基準面Ｓ１上に配され、
しかもタイヤに力が作用していない無負荷状態において、
第１、第２の磁気センサのセンサ中心Ｃ１、Ｃ２と、第３、第４の磁気センサのセンサ中心Ｃ３、Ｃ４とは、前記交点Ｐを通ってタイヤ周方向にのびる周方向基準線Θの両側に、該周方向基準線Θから等距離Ｌａを隔てて位置し、
かつ第１、第４の磁気センサのセンサ中心Ｃ１、Ｃ４と、第２、第３の磁気センサのセンサ中心Ｃ２、Ｃ３とは、前記交点Ｐを通ってタイヤ半径方向にのびる半径方向基準線Ｒの両側に、該半径方向基準線Ｒから前記距離Ｌａと等しい距離Ｌｂを隔てて位置することを特徴としている。

本発明は、タイヤのサイドウォール部に取り付く１つの磁石と、タイヤホイールに取り付く４つの磁気センサとからなるセンサユニットを用いている。従って、タイヤホイール側に無線装置を取り付け、この無線装置と磁気センサとをリード線で接続した場合にも、このリード線がタイヤとは関係なく配線されるため、リード線に外力が作用してもタイヤ歪に悪影響を及ぼすことがなく、測定精度を高く維持しうる。しかも、タイヤに追従した繰り返しの曲げ変形がないため、断線を抑制しうる。

また１つの磁石の磁束を、特定配置の４つの磁気センサにより検出しているため、そのセンサ出力Ｖ１〜Ｖ４から、前後力Ｆｘ、上下力Ｆｚ、横力Ｆｙをそれぞれ演算によって求める、即ち推定することができる。

本発明のタイヤに作用する力の推定方法に用いるタイヤとタイヤホイールとの組立体の一実施例を示す断面図である。 その主要部を拡大して示す側面図である。 センサユニットの配置の一例を示す側面図である。 磁石と、第１〜４の磁気センサとの位置関係を磁束中心方向から見た矢視面である。 磁石と、第１〜４の磁気センサとの位置関係を磁束中心と直角方向から見た矢視面である。 （Ａ）、（Ｂ）は、磁石との間の距離によるセンサ出力の変化の状態を示すグラフ、およびそのときの配置図である。 無負荷状態における磁石と、第１〜４の磁気センサとの位置関係を示す概念図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、前後力、上下力、横力が作用したときのタイヤの変形状態を示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図１は、本発明のタイヤに作用する力の推定方法に用いるタイヤとタイヤホイールとの組立体１（以下に、タイヤ組立体１と呼ぶ。）の一例を示す断面図であって、前記タイヤ組立体１は、タイヤ２と、このタイヤ２を装着するタイヤホイール３と、少なくとも１以上のセンサユニット７とを具える。

前記タイヤ２は、路面と接地するトレッド部２ａと、そのタイヤ軸心方向両端部からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部２ｂと、各サイドウォール部２ｂの半径方向内方端に形成されるビード部２ｃとを有する空気入りタイヤであって、カーカスとベルト層とを含む周知のタイヤコード層（図示しない。）によって補強され、必要な剛性、強度、及び耐久性等が付与される。

又前記タイヤホイール３は、本例では、車軸４に固定されるホイール本体５と、このホイール本体５に取り付く化粧用のホイールキャップ６とから構成される。前記ホイール本体５は、前記車軸４先端のハブ部分にボルト固定される略円盤状のディスク部５Ａと、タイヤ２のビード部２ｃを組み付けて装着するリム部５Ｂとからなる周知構造をなす。

又前記ホイールキャップ６は、前記ホイール本体５を覆う略円盤状のキャップ主部６ａの内側面に、前記ホイール本体５に向かって軸心方向内方にのびる複数の嵌合突起６ｂが、周方向に並んで形成される。この嵌合突起６ｂは、その軸心方向内端に、本例では前記リム部５Ｂの半径方向内面に設ける嵌合凹部５Ｂ１と嵌り合う係止爪部６ｂ１を有する。これにより前記ホイールキャップ６は、ホイール本体５に、ワンタッチでかつ位置ズレすることなく精度良く取り付けられる。なお前記ホイールキャップ６のホイール本体５への固定手段としては、本例の嵌合突起６ｂに限定されることなく、従来的な種々のものが採用される。

次に、前記タイヤ組立体１には、少なくとも１以上のセンサユニット７が取り付けられる。本例では図２、３に示すように、複数（例えば６つ）のセンサユニット７が、周方向に等間隔を隔てて取り付けられる場合が例示される。各センサユニット７は、前記タイヤ２のサイドウォール部２ｂに取り付く１つの磁石８と、前記タイヤホイール３に取り付くとともに前記磁石８からの磁束を検出する第１、第２、第３、第４の磁気センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄからなる磁気センサ群とから構成される。なお第１、第２、第３、第４の磁気センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを総称するとき磁気センサ９という。

前記磁石８は、その磁束中心ｊが、タイヤ軸心ｉを含む子午面Ｓ０上を通るように取り付く。なお前記磁石８は、サイドウォール部２ｂの外表面上に接着することも、又サイドウォール部２ｂのゴム内に埋入して取り付けることもできる。この磁石８としては、高い磁束密度が得られる希土類磁石が好適であるが、種類によっては、加硫時の熱によって減磁が発生し、十分なセンサ出力が得られなくなるという問題が生じる。従って、磁石８としては、キューリ温度が高く、温度による磁束密度の変化が小さいサマリウムコバルト磁石（所謂サマコバ磁石）が好適である。

又前記第１〜第４の磁気センサ９ａ〜９ｄは、本例では、前記ホイールキャップ６に取り付けられる。前記ホイールキャップ６は、図１、２の如く、前記キャップ主部６ａの外周縁から半径方向外側にのびる延出部６ｃを具え、各延出部６ｃに、前記第１〜第４の磁気センサ９ａ〜９ｄが、前記磁束中心ｊと交点Ｐで直交する基準面Ｓ１上で、かつ下記の配置で取り付けられる。具体的には、図４、５に示すように、タイヤに力が作用していない無負荷状態において、 前記第１、第２の磁気センサ９ａ、９ｂのセンサ中心Ｃ１、Ｃ２と、第３、第４の磁気センサ９ｃ、９ｄのセンサ中心Ｃ３、Ｃ４とは、前記交点Ｐを通ってタイヤ周方向にのびる周方向基準線Θの両側に、該周方向基準線Θから等距離Ｌａを隔てて配される。又前記第１、第４の磁気センサ９ａ、９ｄのセンサ中心Ｃ１、Ｃ４と、第２、第３の磁気センサ９ｂ、９ｃのセンサ中心Ｃ２、Ｃ３とは、前記交点Ｐを通ってタイヤ半径方向にのびる半径方向基準線Ｒの両側に、該半径方向基準線Ｒから前記距離Ｌａと等しい距離Ｌｂを隔てて配される。

なお前記磁束中心ｊとは、磁石８の一方側の磁極面の中心と他方側の磁極面の中心とを通る直線を意味し、この磁束中心ｊで磁束密度が最も高くなる。又センサ中心Ｃ１〜Ｃ４とは、磁気センサにおけるセンサ素子の面積の中心を意味する。

前記磁気センサ９としては、ホール素子、及びＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）、ＴＭＦ−ＭＩ素子、ＴＭＦ−ＦＧ素子等のセンサ素子を用いたものが採用でき、特にコンパクトさ、感度、取り扱い易さ等の観点からホール素子を用いたものが好適に採用しうる。又ホイールキャップ６には、各磁気センサ９を作動する電源、及び各磁気センサ９からのセンサ出力の信号を車両側の電子制御装置に発信する無線装置を含む制御装置１０（図１に示す。）が取り付けられるとともに、この制御装置１０と各磁気センサ９との間は、リード線（図示しない。）によって接続される。

又本例では、前記磁石８からの磁束が磁気センサ９を安定して貫通するように、前記磁気センサ９と延出部６ｃとの間に、例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性体からなる磁性板１１（図５に示す。）を介在させることが好ましい。又ホイール本体５およびホイールキャップ６は、前記磁束への悪影響を避けるために、例えばアルミ、銅、合成樹脂などの非磁性体によって形成するのが好ましい。

次に、前記タイヤ組立体１を用いて、タイヤに作用する前後力Ｆｘ、上下力Ｆｚ、横力Ｆｙの少なくとも１つを推定する推定方法を説明する。

この推定方法は、測定ステップと演算ステップとを含み、前記測定ステップでは、走行中、前記第１〜第４の磁気センサ９ａ〜９ｄによって前記磁石８からの磁束をそれぞれ検出し、これによって前記第１の磁気センサ９ａのセンサ出力Ｖ１、第２の磁気センサ９ｂのセンサ出力Ｖ２、第３の磁気センサ９ｃのセンサ出力Ｖ３、第４の磁気センサ９ｄのセンサ出力Ｖ４を得る。なおセンサ出力Ｖ１〜Ｖ４を総称するときセンサ出力Ｖという。

又前記測定ステップでは、磁束検出時におけるセンサユニット７の角度位置を測定するか、或いはセンサユニット７が所定の角度位置になったときに前記磁束検出を行う。前記角度位置は、例えば車軸４の軸心廻りのタイヤ回転角度を測定するレゾルバ、エンコーダ等の角度センサ（図示しない）を、車体に取り付けることにより検知することができる。本例では、図３に示すように、タイヤ軸心ｉから反接地面側にのびる垂直線を基準位置Ｎとし、この基準位置Ｎ（０°）からセンサユニット７の前記交点Ｐまでの角度αによって各センサユニット７の角度位置を表示している。なお前記角度αは、タイヤ回転方向を＋としている。

ここで前記磁気センサ９は、そのセンサ素子を貫通する磁界の強さに応じてセンサ出力Ｖが変化し、又磁界の強さは、磁気センサ９と磁石８との間の距離に応じて変化する。従って、センサ出力Ｖ或いはその変動量ΔＶから、磁気センサ９と磁石８との間の距離或いは磁石８の変位量をうることが可能となる。図６（Ａ）、（Ｂ）には、磁石８と磁気センサ９との間の磁束中心方向の距離Ａ、および磁束中心ｊから磁気センサ９のセンサ中心Ｃまでの距離Ｂを違えたときの磁気センサ９のセンサ出力Ｖの変化の様子が示されている。なお磁石８としては、直径３．０mm、磁束密度３１０mTの円柱状の磁石を用い、又磁気センサ９としては、ホール素子（Merixis製のMLX90251）を有するものを使用した。同図に示すように、磁束中心方向には、距離Ａが３．５〜１０．０mmの範囲でセンサ出力Ｖ（出力電圧）が変化しており、又磁束中心ｊと直角方向には、距離Ｂが０〜３mmの範囲でセンサ出力Ｖ（出力電圧）が変化している。従って、磁気センサ９ａ〜９ｄにおける前記距離Ｌａ、Ｌｂ（距離Ｂに相当）は、２．０mm以下が好ましく、又磁気センサ９ａ〜９ｄの磁石８からの磁束中心方向の距離Ｌｃ（距離Ａに相当）は、３．５〜１０．０mmの範囲が好ましい。

次に、前記演算ステップでは、前記センサ出力Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４に基づいて、前後力Ｆｘ、上下力Ｆｚ、横力Ｆｙの少なくとも１つを演算によって求める。本例では、前記演算ステップが、変動量取得ステップと、変位量取得ステップと、変位量換算ステップと、作用力演算ステップとを含んで構成される。

前記変動量取得ステップでは、走行時に測定した前記センサ出力Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４と、予め無負荷状態において測定した基準のセンサ出力Ｖ０１、Ｖ０２、Ｖ０３、Ｖ０４との差から、各センサ出力の変動量ΔＶ１（＝Ｖ１−Ｖ０１）、ΔＶ２（＝Ｖ２−Ｖ０２）、ΔＶ３（＝Ｖ３−Ｖ０３）、ΔＶ４（＝Ｖ４−Ｖ０４）を求める。

又前記変位量取得ステップでは、前記変動量ΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ３、ΔＶ４から、前記磁石８の周方向への変位量ｄθ、半径方向への変位量ｄｒ、磁束中心方向への変位量ｄｊをそれぞれ求める。

図７は、無負荷状態における磁石８と磁気センサ９ａ〜９ｂとの位置関係を示す概念図であり、走行時の磁石８’は、作用力により、無負荷状態の磁石８から周方向に変位量ｄθ、半径方向に変位量ｄｒ、磁束中心方向に変位量ｄｊで変位している。なお前記変位量ｄθは距離Ｌｂより小、変位量ｄｒは距離Ｌａより小、変位量ｄｊは距離Ｌｃより小である。

ここで、第１の磁気センサ９ａにおける前記変動量ΔＶ１は、周方向の変位量ｄθに基づく変動量成分ΔＶ１θと、半径方向の変位量ｄｒに基づく変動量成分ΔＶ１ｒと、磁束中心方向の変位量ｄｊに基づく変動量成分ΔＶ１ｊとの和として示される。
又第２の磁気センサ９ｂにおける前記変動量ΔＶ２は、周方向の変位量ｄθに基づく変動量成分−ΔＶ２θと、半径方向の変位量ｄｒに基づく変動量成分ΔＶ２ｒと、磁束中心方向の変位量ｄｊに基づく変動量成分ΔＶ２ｊとの和として示される。
又第３の磁気センサ９ｃにおける前記変動量ΔＶ３は、周方向の変位量ｄθに基づく変動量成分−ΔＶ３θと、半径方向の変位量ｄｒに基づく変動量成分−ΔＶ３ｒと、磁束中心方向の変位量ｄｊに基づく変動量成分ΔＶ３ｊとの和として示される。
又第４の磁気センサ９ｄにおける前記変動量ΔＶ４は、周方向の変位量ｄθに基づく変動量成分ΔＶ４θと、半径方向の変位量ｄｒに基づく変動量成分−ΔＶ４ｒと、磁束中心方向の変位量ｄｊに基づく変動量成分ΔＶ４ｊとの和として示される。
なお磁石８が周方向に変位量ｄθで変位したとき、第２、第３の磁気センサ９ｂ、９ｃでは磁石８との距離が離れる（即ちセンサ出力減じる）ため、変動量成分は−（マイナス）表示となっている。同様に、磁石８が半径方向に変位量ｄｒで変位したとき、第３、第４の磁気センサ９ｃ、９ｄでは磁石８との距離が離れる（即ちセンサ出力減じる）ため、変動量成分は−（マイナス）表示となっている。
ΔＶ１＝ ΔＶ１θ＋ΔＶ１ｒ＋ΔＶ１ｊ
ΔＶ２＝−ΔＶ２θ＋ΔＶ２ｒ＋ΔＶ２ｊ
ΔＶ３＝−ΔＶ３θ−ΔＶ３ｒ＋ΔＶ３ｊ
ΔＶ４＝ ΔＶ４θ−ΔＶ３ｒ＋ΔＶ３ｊ

このとき、第１、第２の磁気センサ９ａ、９ｂのセンサ中心Ｃ１、Ｃ２と、第３、第４の磁気センサ９ｃ、９ｄのセンサ中心Ｃ３、Ｃ４とが、周方向基準線Θの両側に等距離Ｌａを隔てて配され、かつ第１、第４の磁気センサ９ａ、９ｄのセンサ中心Ｃ１、Ｃ４と、第２、第３の磁気センサ９ｂ、９ｃのセンサ中心Ｃ２、Ｃ３とが半径方向基準線Ｒの両側に等距離Ｌｂを隔てて配されているため、ΔＶ１θ＝ΔＶ４θ、ΔＶ２θ＝ΔＶ３θ、ΔＶ１ｒ＝ΔＶ２ｒ、ΔＶ３ｒ＝ΔＶ４ｒ、ΔＶ１ｊ＝ΔＶ２ｊ＝ΔＶ３ｊ＝ΔＶ４ｊとなる。

従って、（ΔＶ１＋ΔＶ４）−（ΔＶ２＋ΔＶ３）を考えたとき、この式では、半径方向の変動量成分ΔＶ１ｒ〜ΔＶ４ｒ、および磁束中心方向の変動量成分ΔＶ１ｊ〜ΔＶ４ｊが相殺され、周方向の変動量成分ΔＶ１θ〜ΔＶ４θのみの和として示される。
（ΔＶ１＋ΔＶ４）−（ΔＶ２＋ΔＶ３）＝ΔＶ１θ＋ΔＶ２θ＋ΔＶ３θ＋ΔＶ４θ ---（１）
これにより周方向の変位量ｄθは、次式（２）のように（ΔＶ１＋ΔＶ４）−（ΔＶ２＋ΔＶ３）の関数として表すことができる。
ｄθ＝ｆ｛（ΔＶ１＋ΔＶ４）−（ΔＶ２＋ΔＶ３）} ---（２）

同様に、（ΔＶ１＋ΔＶ２）−（ΔＶ３＋ΔＶ４）を考えたとき、この式では、周方向の変動量成分ΔＶ１θ〜ΔＶ４θ、および磁束中心方向の変動量成分ΔＶ１ｊ〜ΔＶ４ｊが相殺され、半径方向の変動量成分ΔＶ１ｒ〜ΔＶ４ｒのみの和として示される。
（ΔＶ１＋ΔＶ２）−（ΔＶ３＋ΔＶ４）＝ΔＶ１ｒ＋ΔＶ２ｒ＋ΔＶ３ｒ＋ΔＶ４ｒ ---（３）
これにより半径方向の変位量ｄｒは、次式（４）のように（ΔＶ１＋ΔＶ２）−（ΔＶ３＋ΔＶ４）の関数として表すことができる。
ｄｒ＝ｆ｛（ΔＶ１＋ΔＶ２）−（ΔＶ３＋ΔＶ４）} ---（４）

又第１〜第４の磁気センサ９ａ〜９ｄでは、さらにＬａ＝Ｌｂであるので、ΔＶ１θ≒ΔＶ２θ、ΔＶ３θ≒ΔＶ４θ、ΔＶ１ｒ≒ΔＶ３ｒ、ΔＶ２ｒ≒ΔＶ４ｒとなる。従って、（ΔＶ１＋ΔＶ２＋ΔＶ３＋ΔＶ４）を考えたとき、この式では、周方向の変動量成分ΔＶ１θ〜ΔＶ４θ、および半径方向方向の変動量成分ΔＶ１ｒ〜ΔＶ４ｒが相殺され、磁束中心方向の変動量成分ΔＶ１ｊ〜ΔＶ４ｊのみの和として示される。
（ΔＶ１＋ΔＶ２＋ΔＶ３＋ΔＶ４）＝ΔＶ１ｊ＋ΔＶ２ｊ＋ΔＶ３ｊ＋ΔＶ４ｊ ---（５）
これにより磁束中心方向の変位量ｄｊは、次式（６）のように（ΔＶ１＋ΔＶ２＋ΔＶ３＋ΔＶ４）の関数として表すことができる。
ｄｊ＝ｆ（ΔＶ１＋ΔＶ２＋ΔＶ３＋ΔＶ４） ---（６）

即ち、センサ出力の変動量ΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ３、ΔＶ４を得ることにより、磁石８の変位量ｄθ、ｄｒ、ｄｊを、前記式（２）、（４）、（６）を用いてそれぞれ求めることができる。なお前記式（２）、（４）、（６）は、事前の荷重付加試験によって予め求めることができる。具体的には、多くの荷重付加試験を行い、そのときのｄθとΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ３、ΔＶ４とのデータ、ｄｒとΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ３、ΔＶ４とのデータ、ｄｊとΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ３、ΔＶ４とのデータを回帰分析することにより、ｄθ、ｄｒ、ｄｊを目的変数、ΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ３、ΔＶ４を説明変数とした回帰式として前記式（２）、（４）、（６）をうることができる。

又前記変位量換算ステップでは、前記変位量取得ステップで得た変位量ｄθ、ｄｒ、ｄｊを、磁石８の前後方向の変位量ＤＸ、上下方向の変位量ＤＺ、または横方向の変位量ＤＹに換算する。磁束検出時のセンサユニット７の基準位置Ｎからの回転角度がαの時、前記前後方向の変位量ＤＸ、上下方向の変位量ＤＺ、および横方向の変位量ＤＹは、変位量ｄθ、ｄｒ、ｄｊを用いて下記式で表される。即ち、換算することができる。なお角度βは、図１に示すように、前記磁束中心ｊの軸心方向に対する角度である。
ＤＸ＝ｄθ・cosα−ｄｊ・sinα・sinβ−ｄｒ・sinα・cosβ
ＤＹ＝ｄｊ・cosβ−ｄｒsinβ
ＤＺ＝ｄθ・sinα＋ｄｊ・cosα・sinβ＋ｄｒ・cosα・cosβ
なお、β≒０の場合、
ＤＸ＝ｄθ・cosα−ｄｒ・sinα
ＤＹ＝ｄｊ
ＤＺ＝ｄθ・sinα＋ｄｊ・cosα
となる。

又前記作用力演算ステップでは、前記前後方向の変位量ＤＸ、上下方向の変位量ＤＺ、横方向の変位量ＤＹから、それぞれ前後力Ｆｘ、上下力Ｆｚ、横力Ｆｙを求める。図８（Ａ）〜（C）には、タイヤ２に前後力Ｆｘ、上下力Ｆｚ、横力Ｆｙがそれぞれ作用したときの、タイヤ２のサイドウォール部２ｂの変形状態が示されており、それぞれの変位量と作用力との間には、下記の式（７）〜（９）の関係がある。
Ｆｘ＝Ｋａ・ＤＸ ---（７）
Ｆｚ＝Ｋｂ・ＤＺ ---（８）
Ｆｙ＝Ｋｃ・ＤＹ ---（９）

従って、前記式（７）〜（９）を用いることにより、前記変位量ＤＸ、ＤＺ、ＤＹから前後力Ｆｘ、上下力Ｆｚ、横力Ｆｙをそれぞれ求めることができる。なお前記式（７）〜（９）或いは定数Ｋａ〜Ｋｃは、前記式（２）、（４）、（６）の場合と同様、事前の荷重付加試験によって求めた前後力Ｆｘ、上下力Ｆｚ、横力Ｆｙと、変位量ＤＸ、ＤＺ、ＤＹとのデータを分析することにより予め求めることができる。なお前記式（７）〜（９）は、前記角度αの値に応じて設定される。

又、本例の如く複数のセンサユニット７を設ける場合、各センサユニット７によって、同時に前後力Ｆｘ、上下力Ｆｚ、横力Ｆｙを推定することができる。この場合、各センサユニット７の推定値を平均することで、推定精度をさらに高めることが可能となる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

１ タイヤとタイヤホイールとの組立体
２ タイヤ
２ｂ サイドウォール部
３ タイヤホイール
７ センサユニット
８ 磁石
９ａ 第１の磁気センサ
９ｂ 第２の磁気センサ
９ｃ 第３の磁気センサ
９ｄ 第４の磁気センサ
ｉ タイヤ軸心
ｊ 磁束中心
Ｓ０ 子午面

Claims (3)

1. タイヤのサイドウォール部に取り付きかつタイヤ軸心を含む子午面上を磁束中心が通る１つの磁石と、前記タイヤを装着するタイヤホイールに取り付くとともに前記磁石からの磁束を検出する第１、第２、第３、第４の磁気センサからなる磁気センサ群とからなるセンサユニットを用いてタイヤに作用する力を推定する推定方法であって、
   前記第１、第２、第３、第４の磁気センサは、前記磁石の磁束中心と交点Ｐで直交する基準面Ｓ１上に配され、
   しかもタイヤに力が作用していない無負荷状態において、
   第１、第２の磁気センサのセンサ中心Ｃ１、Ｃ２と、第３、第４の磁気センサのセンサ中心Ｃ３、Ｃ４とは、前記交点Ｐを通ってタイヤ周方向にのびる周方向基準線Θの両側に、該周方向基準線Θから等距離Ｌａを隔てて位置し、
   かつ第１、第４の磁気センサのセンサ中心Ｃ１、Ｃ４と、第２、第３の磁気センサのセンサ中心Ｃ２、Ｃ３とは、前記交点Ｐを通ってタイヤ半径方向にのびる半径方向基準線Ｒの両側に、該半径方向基準線Ｒから前記距離Ｌａと等しい距離Ｌｂを隔てて位置するとともに、
   走行中、前記第１、第２、第３、第４の磁気センサによって前記磁石からの磁束をそれぞれ検出することにより、第１の磁気センサのセンサ出力Ｖ１、第２の磁気センサのセンサ出力Ｖ２、第３の磁気センサのセンサ出力Ｖ３、第４の磁気センサのセンサ出力Ｖ４を得る測定ステップと、
   このセンサ出力Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４に基づいて、タイヤに作用する前後力Ｆｘ、上下力Ｆｚ、横力Ｆｙの少なくとも１つを求める演算ステップとを含むことを特徴とするタイヤに作用する力の推定方法。
2. 前記演算ステップは、前記センサ出力Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４と、前記無負荷状態における基準のセンサ出力Ｖ０１、Ｖ０２、Ｖ０３、Ｖ０４との差から各センサ出力の変動量ΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ３、ΔＶ４を求める変動量取得ステップと
   前記変動量ΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ３、ΔＶ４から、前記磁石の周方向への変位量ｄθ、半径方向への変位量ｄｒ、磁束中心方向への変位量ｄｊをそれぞれ求める変位量取得ステップと、
   この変位量ｄθ、ｄｒ、ｄｊを、磁石の前後方向の変位量ＤＸ、上下方向の変位量ＤＺ、または横方向の変位量ＤＹに換算する変位量換算ステップと、
   前記前後方向の変位量ＤＸから前後力Ｆｘ、上下方向の変位量ＤＺから上下力Ｆｚ、または横方向の変位量ＤＹから横力Ｆｙを求める作用力演算ステップとを含むことを特徴とする請求項１記載のタイヤに作用する力の推定方法。
3. 請求項１または２のタイヤに作用する力の推定方法に用いるタイヤとタイヤホイールとの組立体であって
   タイヤのサイドウォール部に取り付きかつタイヤ軸心を含む子午面上を磁束中心が通る１つの磁石と、前記タイヤを装着するタイヤホイールに取り付くとともに前記磁石からの磁束を検出する第１、第２、第３、第４の磁気センサからなる磁気センサ群とからなるセンサユニットを具えるとともに、
   前記第１、第２、第３、第４の磁気センサは、前記磁石の磁束中心と交点Ｐで直交する基準面Ｓ１上に配され、
   しかもタイヤに力が作用していない無負荷状態において、
   第１、第２の磁気センサのセンサ中心Ｃ１、Ｃ２と、第３、第４の磁気センサのセンサ中心Ｃ３、Ｃ４とは、前記交点Ｐを通ってタイヤ周方向にのびる周方向基準線Θの両側に、該周方向基準線Θから等距離Ｌａを隔てて位置し、
   かつ第１、第４の磁気センサのセンサ中心Ｃ１、Ｃ４と、第２、第３の磁気センサのセンサ中心Ｃ２、Ｃ３とは、前記交点Ｐを通ってタイヤ半径方向にのびる半径方向基準線Ｒの両側に、該半径方向基準線Ｒから前記距離Ｌａと等しい距離Ｌｂを隔てて位置することを特徴とするタイヤとタイヤホイールとの組立体。

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